奇亞籽油的提取工藝、生物活性及開發(fā)前景的研究進(jìn)展

馬晟閏

（河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 理工學(xué)院，河北滄州 061100）

奇亞籽，也被稱為奇雅子或山香籽，以虎紋奇雅子最為出色，屬于薄荷屬植物，被廣泛種植于北美洲等地。目前在阿根廷，玻利維亞，厄瓜多爾等地也分布廣泛[1-3]。研究顯示，奇亞籽種子含有豐富的脂肪酸、蛋白質(zhì)、維生素、膳食纖維和其他的生物活性物質(zhì)，具有抗氧化，降血脂、抗腫瘤、促進(jìn)細(xì)胞凋亡、免疫刺激和強(qiáng)化骨骼等作用，有巨大的開發(fā)價(jià)值和應(yīng)用前景[4]。奇亞籽油是奇亞籽中一種具有特殊功能的物質(zhì)，它含有豐富的ω-3和多種抗氧化物質(zhì)，因此，被認(rèn)為是一種天然抗氧化劑，受到廣大科研人員的關(guān)注[5]。據(jù)有關(guān)研究，奇亞籽中含有25%～50%的油分，其中包括豐富的PUFAs及60%以上的α-亞麻酸等。本文根據(jù)國(guó)內(nèi)外有關(guān)文獻(xiàn)，總結(jié)了奇亞籽油的提取工藝和生物活性，并對(duì)其發(fā)展前景進(jìn)行了展望，以期為奇亞籽油的進(jìn)一步開發(fā)和研究提供參考。

1 奇亞籽油的提取工藝

如今，國(guó)內(nèi)外已有的關(guān)于奇亞籽油的研究方法有壓榨、溶劑萃取、超聲波輔助萃取、微波輔助萃取、超臨界CO2萃取、亞臨界液體萃取、加壓液體萃取和水酶法。不同提取工藝的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比如表1所示。

表1 不同奇亞籽油提取工藝的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

1.1 壓榨法

壓榨法是一種傳統(tǒng)的榨油方法。其原理是借助外部機(jī)械力從油料作物中提取油。與其他采油方法相比，該方法工藝簡(jiǎn)單，油色較淡，適用于多種油料作物。壓榨法根據(jù)是否經(jīng)過(guò)熱處理，可分為熱壓榨和冷壓榨。一般來(lái)說(shuō)，熱壓榨往往能提高油的提取率。IMRAN等[6]利用4種熱處理工藝對(duì)奇亞籽進(jìn)行處理，然后在低溫下進(jìn)行壓榨，以獲得奇亞籽油。結(jié)果表明，在121 ℃，0.1 MPa，15 min后，經(jīng)過(guò)高溫殺菌的試樣，其亞油酸和α-亞麻酸含量明顯下降，穩(wěn)定性極差。李雪等[7]也發(fā)現(xiàn)高溫對(duì)奇亞籽油的產(chǎn)量和油酸值有一定影響。因此，應(yīng)對(duì)預(yù)處理后的奇亞籽的加工和儲(chǔ)存穩(wěn)定性進(jìn)行詳細(xì)研究。

1.2 溶劑浸出法

溶劑浸出制油技術(shù)是20世紀(jì)70年代以后出現(xiàn)的一項(xiàng)新技術(shù)。它是根據(jù)各種成分在溶劑中的溶解性不同，從而實(shí)現(xiàn)分離的萃取方法。實(shí)驗(yàn)室常選擇與提取成分極性相當(dāng)?shù)娜軇┻M(jìn)行萃取，以獲得較好的溶解度。VANESA等[8]通過(guò)壓榨法和溶劑浸出法分別提取奇亞籽油，比較了兩種方法提取奇亞籽的出油率。結(jié)果顯示，采用浸出法的提取得率比壓榨法高約30%。寧偉偉等[9]通過(guò)響應(yīng)面模型，利用正己烷作為提取溶劑對(duì)奇亞籽餅進(jìn)行油脂提取。實(shí)驗(yàn)表明，以1∶6的固液比、45 ℃、75 min提取3次得到的油脂平均含量為0.56%。

1.3 超聲波輔助提取法

超聲輔助提取是近年來(lái)新發(fā)明的一種提取方法。其原理是利用超聲波空化效應(yīng)破壞油細(xì)胞，使溶劑更好地滲透到細(xì)胞組織中。MELLO等[10]使用乙酸乙酯作為提取溶劑，采用超聲輔助萃取法，利用Behnken-box模型對(duì)其進(jìn)行了優(yōu)化。最終在最佳條件下得到總回收率為27.24%。此外，研究結(jié)果顯示，超聲波處理前后對(duì)脂肪酸組成幾乎沒(méi)有影響。與未經(jīng)超聲波處理相比，超聲波處理后的奇亞籽油產(chǎn)量更高。因此，采用超聲波輔助溶劑提取法可大大提高產(chǎn)品質(zhì)量和出油率。

1.4 微波輔助提取法

微波輔助萃取又稱微波輔助萃取技術(shù)，是指選擇合適的溶液將物質(zhì)萃取到微波反應(yīng)容器中的技術(shù)。在微波作用下，油脂中的有效成分可以進(jìn)入到油中，從而顯著提高油的產(chǎn)量。李娜等[11]利用微波技術(shù)對(duì)奇亞籽種子進(jìn)行低溫壓榨提取油脂。通過(guò)對(duì)奇亞籽種子進(jìn)行微波預(yù)處理，探討了油質(zhì)量和產(chǎn)油率的關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)，奇亞籽的含水率、微波時(shí)間、功率等因素對(duì)其產(chǎn)油率及理化參數(shù)有一定的影響，而微波處理對(duì)其影響不大。此外，岳金霞等[12]以石油醚與正己烷（體積比1∶1）為萃取溶劑進(jìn)行研究，結(jié)果顯示，固液比值對(duì)奇亞籽油的萃取速率有顯著影響，而微波處理時(shí)間對(duì)其影響最小。這對(duì)奇亞籽油的開發(fā)與利用具有重要意義。但在已有的文獻(xiàn)中，對(duì)利用微波技術(shù)進(jìn)行奇亞籽油提取的研究還較少。因此，今后需要加大對(duì)微波輔助提取法的進(jìn)一步研究。

1.5 超臨界CO2萃取法

超臨界CO2萃取是近年來(lái)興起的一種現(xiàn)代提取技術(shù)。其基本原理是通過(guò)CO2流體與特定的溶劑作用，通過(guò)調(diào)整溫度、壓力，使CO2溶解度發(fā)生變化，從而達(dá)到萃取的目的。高妮娜等[13]、文寧等[14]和IXTAINA等[15]均通過(guò)超臨界CO2萃取法進(jìn)行了奇亞籽油的提取，分別得到了85.50%、89.2%和97.0%的提取率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明超臨界CO2萃取是一種綠色、環(huán)境友好的提取方法，能顯著提高其提取率，同時(shí)又能保持相同的脂肪酸成分。

1.6 亞臨界流體萃取法

亞臨界流體萃取技術(shù)是繼超臨界萃取技術(shù)之后的一項(xiàng)新技術(shù)。其基本原則是以亞臨界溶液為萃取劑，采用類似相溶的方法，在浸取時(shí)，通過(guò)萃取物與萃取劑的分子擴(kuò)散，從而獲得目的產(chǎn)品。它主要是解決了超臨界流體萃取工藝設(shè)備小、成本高、能耗高、不適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的問(wèn)題。MASA等[16]以正丙烷為溶劑對(duì)黑白奇亞籽進(jìn)行亞臨界萃取，在30 MPa和40 ℃條件下，白奇亞籽油的產(chǎn)率為20.4%。

1.7 加壓溶劑萃取法

加壓溶劑萃取法是在提高溫度（50～200 ℃）和壓力（1 000～3 000 psi）下采用溶劑萃取固體或半固體樣品的新型處理技術(shù)，它是在原始溶劑浸出法的基礎(chǔ)上，通過(guò)高溫高壓，加快溶劑的提取效率的方法。VILLANUEVA等[17]評(píng)估了超臨界CO2萃取法和加壓溶劑萃取法兩種高效環(huán)保的技術(shù)對(duì)奇亞籽油的提取工藝，結(jié)果表明，通過(guò)加壓溶劑萃取法將加壓技術(shù)與乙醇結(jié)合，在10 min時(shí)，油脂的回收率即接近100%，且通過(guò)加壓溶劑萃取法提取后的奇亞籽油中脂肪酸含量并無(wú)顯著差異。CALVO等[18]也評(píng)估了加壓溶劑萃取法和超臨界CO2萃取法提取奇亞籽的效率。結(jié)果顯示，將加壓溶劑萃取法與食品級(jí)乙醇結(jié)合使用，只需10 min即可達(dá)到接近100%的提取率，與超臨界CO2萃取法提取的油相比，α-亞麻酸的含量顯著上升，此外，通過(guò)加壓溶劑萃取法對(duì)SFE脫脂的奇亞籽餅進(jìn)行提取，可以獲得富含磷脂的油提取物，并且磷脂的種類遠(yuǎn)高于其他方法萃取出的油提取物。因此，加壓溶劑萃取法可以作為一種新型高效的提取工藝用于奇亞籽油的萃取。

1.8 水酶法

水酶法是建立在機(jī)械性粉碎的基礎(chǔ)上，通過(guò)不同水解酶的作用，使植物的細(xì)胞壁變薄，從而將油脂排出。楊端[19]以奇亞籽為原料，采用堿性蛋白酶水解奇亞籽油，酶解率為5.17%，其中，水解溫度為45 ℃，固液比為1∶8.47，pH=10，酶反應(yīng)時(shí)間為2.16 h。在此條件下，奇亞籽油的提取率為89.53%。在另一項(xiàng)研究中，高妮娜等[20]利用壓榨法、溶劑萃取法、水酶法和超臨界CO2法分別使奇亞籽油分離出來(lái)。結(jié)果顯示，超臨界CO2萃取法的提取率最高，為85.5%，水酶法得率最低，為33.2%。由此可見(jiàn)，不同的提取工藝對(duì)出油率影響不同，在今后的研究中，應(yīng)當(dāng)探索不同工藝的最佳提取條件以達(dá)到理想的得率。

2 奇亞籽油的生物活性

目前的國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)表明，對(duì)奇亞籽油生物的研究主要集中在抗氧化、降血脂、抗腫瘤與促凋亡、免疫刺激和增強(qiáng)骨骼活性等方面。

2.1 抗氧化活性

奇亞籽油富含不飽和脂肪酸，具有很好的抗氧化作用，奇亞籽油也富含生育酚、類胡蘿卜素、甾醇等抗氧化物質(zhì)。冉世宇等[21]研究了奇亞籽油對(duì)大鼠劇烈運(yùn)動(dòng)后脂質(zhì)過(guò)氧化和抗氧化酶的影響。采用了3種不同劑量的奇亞籽油，測(cè)定大鼠體內(nèi)丙二醛、過(guò)氧化氫酶、超氧化物歧化酶的含量。研究發(fā)現(xiàn)，奇亞籽油對(duì)丙二醛、過(guò)氧化氫酶、超氧化物歧化酶的含量均有明顯的影響，其中，丙二醛含量減少，過(guò)氧化氫酶、超氧化物歧化酶含量都顯著增加。且奇亞籽油的用量越大，其抗氧化能力越強(qiáng)。高妮娜等[13]研究發(fā)現(xiàn)奇亞籽油對(duì)DPPH、ABTS+自由基顯示出極好的清除能力，并能在一定程度上清除過(guò)氧自由基。DOMANCAR等[22]對(duì)奇亞籽進(jìn)行了一項(xiàng)腸道模擬研究，結(jié)果顯示，奇亞籽油對(duì)3-乙基苯并噻唑啉-6-硫酸鹽和2,2-二苯基-1-吡啶酸酰肼都顯示出了較好的抗氧化活性，表明了奇亞籽油有優(yōu)異的抗氧化效果。

2.2 降血脂活性

研究顯示，α-亞麻酸和亞油酸對(duì)脂蛋白和血脂含量有調(diào)節(jié)作用，可以使脂蛋白從低密度脂蛋白向高密度脂蛋白發(fā)生轉(zhuǎn)變，達(dá)到降低血脂的目的。LILIANA等[23]研究了膳食中補(bǔ)充奇亞籽油對(duì)高膽固醇血癥兔血管的影響。研究表明，奇亞籽油降低了喂食高膽固醇飲食兔子血漿三?；视偷乃剑移鋬?nèi)皮功能得到明顯改善。另外，奇亞籽油能使血管緊張素II和去甲腎上腺素的收縮作用減弱。因此，在膳食中添加奇亞籽油可以有效保護(hù)高膽固醇血癥的血管功能。AYERZA等[24]的研究顯示，大鼠血漿中ω-3多不飽和脂肪酸的含量愈高，則其血脂值愈低。另外，在大鼠體內(nèi)，膽固醇水平升高，甘油三酯水平下降，低密度脂蛋白和高密度脂蛋白的比例未見(jiàn)明顯下降。這些研究均表明奇亞籽油具有很好的降血脂活性。

2.3 抗腫瘤與促凋亡活性

研究顯示，ω-3、ω-6多不飽和脂肪酸在某些方面有抗癌、促進(jìn)細(xì)胞凋亡等方面的作用。奇亞籽油是一種很好的Omega-3和Omega-6多不飽和脂肪酸，它能有效抑制動(dòng)物乳腺癌的發(fā)生。IXTAINA等[25]用25 g的奇亞籽油和0.25 L的水，每日2次，并將奇亞籽油組和控制組（紅花籽油組）進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果顯示，奇亞籽油能明顯減少大鼠的腫瘤質(zhì)量，說(shuō)明其具有抗腫瘤、促進(jìn)細(xì)胞凋亡、抑制細(xì)胞分裂的作用。ASHLEIGH等[26]證明，來(lái)自奇亞籽的α-亞麻酸代謝物DHA能顯著抑制癌細(xì)胞中核轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)，從而減少抗凋亡基因bcl-2的表達(dá)，活化細(xì)胞色素C和cycl-2受體蛋白P21、P25、P19、P57，提高了特異性的生長(zhǎng)抑制蛋白的活性，改變PPAR-a和PPAR-y的活力，使腫瘤細(xì)胞的線粒體受損，促進(jìn)活性氧的生成，調(diào)控細(xì)胞凋亡和失活，從而達(dá)到預(yù)防腫瘤發(fā)生的目的。

2.4 免疫刺激活性

FERNANDEZ等[27]發(fā)現(xiàn)奇亞籽油比其他富含omega-3的多不飽和脂肪酸具有更好的舒緩痢疾、應(yīng)激反應(yīng)、魚腥味、瘦身和消化系統(tǒng)的作用。奇亞籽油取食量、質(zhì)量、胸腺細(xì)胞數(shù)量、胸腺細(xì)胞數(shù)量和免疫球蛋白E等各項(xiàng)指標(biāo)均接近于魚油。該項(xiàng)研究證實(shí)，奇亞籽油具有極強(qiáng)的免疫刺激活性，在人體免疫中的作用是非常有價(jià)值的。

2.5 增強(qiáng)骨骼活性

隨著人口老齡化的加劇，骨質(zhì)疏松病人的數(shù)量也在不斷增加。因此，骨質(zhì)疏松引起了人們的重視。CLAASSEN等[28]發(fā)現(xiàn)，適量的ω-3脂肪酸能降低PGE2的釋放，改變細(xì)胞膜的流動(dòng)，提高鈣的吸收，降低尿中的鈣含量。有研究顯示，長(zhǎng)期攝取ω-3能提高IGF-1和瘦素，從而提高其組織和力學(xué)性質(zhì)。ω-3能抑制破骨細(xì)胞的活性，而脂肪酸則能促進(jìn)骨基質(zhì)大分子的基因表達(dá)（增強(qiáng)纖維結(jié)合蛋白和I型膠原蛋白），從而對(duì)骨的可塑性起到積極的作用[29]。所以，在膳食中加入奇亞籽油能強(qiáng)化骨質(zhì)，防止骨質(zhì)疏松。

2.6 其他活性

現(xiàn)有的科學(xué)研究已經(jīng)證實(shí)，α-亞麻酸能夠提高機(jī)體對(duì)胰島素的敏感度，從而更有效地抑制并治愈糖尿病。而奇亞籽油中還具有大量的不飽和脂肪酸，尤其是α-亞麻酸，對(duì)血糖有非常好的調(diào)節(jié)效果[30]。此外，奇亞籽油中的omega-3也可以降低三酸甘油酯和膽固醇的濃度。它還能明顯降低老鼠的體質(zhì)量、降低血壓、避免血液凝固。另外，α-亞麻酸還能夠通過(guò)新陳代謝形成的DHA、EPA等化學(xué)物質(zhì)來(lái)保養(yǎng)腦細(xì)胞，維護(hù)視網(wǎng)膜，提高智商、記憶力以及保護(hù)視力[31]。所以可在飲食中添加奇亞籽精油。

3 奇亞籽油的開發(fā)前景

3.1 在食品領(lǐng)域的開發(fā)前景

奇亞籽油在食品中應(yīng)用主要包括以下3方面。①作為食用植物油。市場(chǎng)上有大量添加了奇亞籽油的產(chǎn)品，可用來(lái)做沙拉、酸奶、曲奇、意大利面和麥片等。奇亞籽油具有食用安全，營(yíng)養(yǎng)豐富，有益于腦部、神經(jīng)系統(tǒng)及心血管系統(tǒng)的特點(diǎn)。②作為膳食的補(bǔ)品。奇亞子油ω-3脂肪酸萃取物可以轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N很好的ω-3脂肪酸營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)品。③作為調(diào)味品或香料。奇亞籽油中含有各種揮發(fā)性物質(zhì)，可以被用來(lái)制造調(diào)味品，也可以被用作芳香原料[32]。

3.2 在保健品領(lǐng)域的開發(fā)前景

奇亞籽油富含ω-3，目前，人們常用深海魚類產(chǎn)品獲取ω-3脂肪酸，但其可能含有對(duì)人體不利的膽固醇及生理過(guò)激反應(yīng)。因此，奇亞籽油可作為深海魚類產(chǎn)品的替代品獲取ω-3脂肪酸。研究報(bào)道，ω-3脂肪酸中的α-亞麻酸有助于產(chǎn)生另外兩種ω-3脂肪酸，即二十碳五烯酸（Eicosapentaenoic Acid，EPA）和二十二碳六烯酸（Docosahexaenoic Acid，DHA），它們能降低心臟猝死、預(yù)防冠心病及動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生概率[33]。因此，可以充分利用奇亞籽油的該功能，開發(fā)出利于心臟健康的保健品。TENORE等[34]曾提出一種包含奇亞籽油和維生素E的新型營(yíng)養(yǎng)制劑，研究表明，該營(yíng)養(yǎng)制劑對(duì)維持血脂平衡、預(yù)防心血管疾病有重要功效，被視為天然的安全藥品。此外，調(diào)查顯示，奇亞籽可以降低膽固醇、縮小腰圍和降低患心臟疾病的風(fēng)險(xiǎn)，但是，奇亞籽油能否起到相同的作用還有待于更多的研究。

3.3 在化妝品領(lǐng)域的開發(fā)前景

奇亞籽油是一種很常見(jiàn)的護(hù)膚成分，因?yàn)樗写罅康闹舅帷Ｓ绕涫呛笑?3、ω-6以及一些其他有益的油脂，如油酸和硬脂酸。這些成分與健康的皮膚膜有關(guān)，滋潤(rùn)皮膚，防止紫外線傷害。有效防止肌膚過(guò)早老化，減少細(xì)紋，緩解干燥肌膚，保持肌膚活力。尤其適合干性肌膚的人使用。研究顯示，在8個(gè)星期之內(nèi)，皮膚干性實(shí)驗(yàn)對(duì)象（5個(gè)健康人，5個(gè)患有終末期腎臟疾病或糖尿病的病人）使用4%的奇亞籽油。實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，兩組患者的皮膚干燥、刺激性、瘙癢及皮膚含水量均有顯著改善[32]。此外，奇亞籽油富含多種脂肪酸，能穿透發(fā)軸減少卷發(fā)，使秀發(fā)保持健康、天然的質(zhì)感[32]。此外，奇亞籽中所含的ω-3、ω-6脂肪酸對(duì)美白抗衰也有優(yōu)良的效果，這兩種成分有維持表層皮膚屏障和阻斷黑色素的作用，因此達(dá)到美白抗衰的效果。DIWAKAR等[35]探索了奇亞籽油中ω-3、ω-6對(duì)黑色素生成的影響，結(jié)果表明，奇亞籽油提取物能有效降低Melan-a細(xì)胞黑色素的合成。因此，可將奇亞籽油作為一種新型美白抗衰產(chǎn)品應(yīng)用于化妝品中。

3.4 其他

由于奇亞籽油富含omega-3，對(duì)大腦的健康非常有益。很多研究表明，不同的omega-3-丙氨酸、EPA和DHA都能有效保護(hù)大腦，減少中風(fēng)、阿爾茨海默、抑郁癥以及其他神經(jīng)疾病的風(fēng)險(xiǎn)[36]。

4 結(jié)語(yǔ)

奇亞籽油是一種有益于人類健康的新功能油脂。目前，對(duì)奇亞籽油的研究還很匱乏，對(duì)其進(jìn)行全面的開發(fā)和利用還處于起步階段。盡管超聲波輔助萃取、微波輔助萃取和超臨界萃取在一定程度上提高了提取率，但仍存在一些局限性。從現(xiàn)有的文獻(xiàn)上看，國(guó)內(nèi)外對(duì)奇亞籽油的研究大多停留在其生物活性和功能特性層面，對(duì)其作用機(jī)理的深入研究較少，很難讓大眾對(duì)其形成一個(gè)科學(xué)性、多層次的了解。因此，研究人員今后必須做的工作包括以下幾點(diǎn)。①改進(jìn)奇亞籽油的提取工藝，加強(qiáng)奇亞籽油的生理活性和穩(wěn)定性研究。②不同的萃取工藝對(duì)其萃取性能及物理化學(xué)性能有較大的影響。因此，有必要開發(fā)合適的加工工藝，以最大限度地保留奇亞籽油中的活性物質(zhì)。它不僅要求提取率高、質(zhì)量好，而且要求綠色環(huán)保、省時(shí)省力。此外，要想擴(kuò)大工業(yè)化生產(chǎn)的規(guī)模，還需進(jìn)一步探索。③從用途上看，它是一種被廣泛用于制作面包、曲奇、沙拉和酸奶等的食品添加劑。但是高溫油炸等會(huì)對(duì)其穩(wěn)定性造成一定的影響。因此，有必要對(duì)中國(guó)傳統(tǒng)烹調(diào)方式進(jìn)行研究，并探討其最佳的食用環(huán)境。奇亞籽油與其他富含ω-3的多不飽和脂肪酸相比，其優(yōu)越性仍是今后一個(gè)主要的研究方向。奇亞籽油是一種極具開發(fā)前景的具有優(yōu)良生理作用的新油脂，除了在食品、保健品、化妝品中有很大的用途，在其他方面也有很大的發(fā)展空間，因此，需要人們進(jìn)一步開發(fā)。